【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于制造，具体涉及一种可拉伸电路中刚性电子器件与可拉伸导体的连接方式。
技术介绍
1、可拉伸电路的发展对于可穿戴设备的开发具有重要的意义。目前，可拉伸电路通常包括了高分子弹性基底、可拉伸导体以及刚性的电子器件。可拉伸导体的导电性和可拉伸性能由于材料和制备工艺的进步而得到了巨大的提升，然而可拉伸电路其的可拉伸性能并没有随着可拉伸导体性能的提高而提高，这是由于可拉伸电路中刚性电子器件难以与可拉伸导体进行稳固的电学连接以及力学连接，所以可拉伸电路在拉伸过程中电子器件容易从可拉伸导体上脱落，导致连接的失效。
2、传统的电子器件与互联导线的连接方式一般采用的是焊接的方法，低熔点的金属通过高温熔化连接在电子器件与互联导线之间，从而建立起电学连接以及力学连接。然而，由于可拉伸电路通常采用的是高分子弹性材料作为基底，耐热性差，而且难以被金属焊料浸润，所以传统的焊接方式不适用于刚性电子器件与可拉伸导体之间的连接。
3、现有技术方案：
4、现有的技术方案通常采用导电浆料、导电有机复合物以及有机溶剂蒸汽处理的方法来解决刚性电子器件与可拉伸导体的连接问题。
5、导电浆料。由于传统的电子器件焊接方式常常涉及到高温，而可拉伸电路并不耐高温，所以传统的焊接方式不再适合于刚性电子器件在可拉伸导体上的连接。通过银浆、碳浆等导电浆料可以实现常温下的刚性电子器件与可拉伸导体的连接，通过将银浆或者碳浆等导电浆料涂敷在刚性电子器件的引脚与可拉伸导体的连接处，在导电浆料中的溶剂挥发后，即可实现刚性电子器件与可拉伸导
6、高分子弹性体与导电填充物的复合材料。高分子弹性体与导电填充物的复合材料，例如碳纳米管与聚二甲基硅氧烷的弹性复合物，也可以被用来作为刚性电子器件与可拉伸导体之间的电学连接。相比于导电浆料，该复合材料具有一定的弹性，在拉伸变形过程中也能缓解一部分变形。然而，该复合材料的导电能力差，电导率低，刚性电子器件接入之后，会引起电路中整体的电阻急剧增大，严重影响电路的功能。并且由于触点与可拉伸导体之间的接触面积和受力面积小，触点与可拉伸导体之间会存在应力集中，而复合材料粘结能力比较差，所以在较小的变形后，刚性电子器件的触点容易从可拉伸导体上脱离下来。
7、有机溶剂蒸汽处理。为了增加刚性电子器件与可拉伸导体之间的黏附性，现有的技术有采用有机溶剂蒸汽对可拉伸电路进行处理，具体方法是将刚性电子器件的触点与可拉伸导体接触后，采用甲苯蒸汽对整个电路进行处理，在蒸汽处理的过程中，高分子弹性基底表面会部分溶解，并重新与金属触点形成稳固的粘接，从而使得电子器件在可拉伸电路拉伸变形过程中也能形成稳定的电学连接。然而，该方法通常涉及有毒的有机溶剂，这使得这些方法在使用过程中受到了环境的限制，在制备过程中也会对人体造成潜在的伤害。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种可拉伸电路中刚性电子器件与可拉伸导体之间的连接方式。本专利技术利用柔性电路板(fpc，flexible printed circuit)作为刚性电子器件的贴片座子，即单个刚性电子器件或模块通过传统焊接的方法焊接在与电子器件大小相当的fpc的一面，然后利用压合的方法将焊接有电子器件的fpc直接压合在可拉伸导体上，从而实现刚性电子器件在可拉伸电路中的稳固连接，如图1所示。
2、本专利技术第一方面提供了刚性电子器件与可拉伸导体的连接方式，包括刚性电子器件、fpc座子、弹性保护层、可拉伸导体以及弹性基底等要素，如图2所示。刚性电子器件通过焊接与fpc座子连接，fpc座子与可拉伸导体通过压合的方式连接。
3、柔性电路板(fpc)座子和刚性电子器件。所述fpc是指以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材，以金属铜箔、银箔或者金箔为互联导线制成的一种可以弯曲折叠性的印刷电路板。fpc起到座子的作用，将刚性电子器件连接在可拉伸的基底上，fpc可增大刚性电子器件与弹性基底之间的接触面积，在变形时减小连接处的应力集中现象。fpc两面皆有金属触点，一面用于与刚性电子器件连接，一面用于与可拉伸导体的连接，不同面上的触点通常一一对应，通过通孔相连。
4、可拉伸导体。可拉伸导体在用于作为互联导线连接各个电子器件，并作为触点与电子器件相连。可拉伸导体材料包括液态金属材料、金纳米线/棒/管材料、银纳米线/棒/管材料、碳纳米材料、导电高分子材料等。
5、弹性基底。弹性基底是可拉伸导体的载体，弹性基底包括聚氨酯弹性体材料、苯乙烯弹性体材料，聚酯弹性体材料，聚烯烃弹性体材料，有机硅橡胶材料等。
6、弹性保护层(可选)。在可拉伸导体与fpc座子之间可以选择制备一层弹性保护层用于保护可拉伸导体免于外部机械损伤和氧化。弹性保护层的材料通常包括聚氨酯弹性体材料、苯乙烯弹性体材料，聚酯弹性体材料，聚烯烃弹性体材料，有机硅橡胶材料等。弹性保护层的厚度一般为30微米-500微米，最优为100微米。制备弹性保护层的方法通常包括旋涂、刮涂、丝网印刷、热压、冷压、超声波熔接等方法。在制备弹性保护层时，需要在弹性保护层上的触点位置使用激光雕刻、机加工、离子刻蚀等方法进行开孔，使得封装后将可拉伸导体的触点暴露出来，以便使得触点与fpc座子背面的金属触点接触。
7、fpc的压合。fpc通过压合的方式连接在弹性的基底上，所述压合的方法包括热压，冷压，离子键合，超声波熔接等方法，在压合后，柔性电路板座子的基材与可拉伸基底结合在一起，柔性电路板一面的触点与可拉伸导体结合在一起。
8、本专利技术的第二方面提供了第一方面所述的连接方式用于制造可拉伸电路的方法，该制备方法可以包括以下步骤：
9、可拉伸导体的印刷。实现可拉伸电路的第一步就是在高分子弹性体薄膜基底上印刷可拉伸导体。印刷可拉伸导体的方法包括丝网印刷，喷墨打印，喷涂，漏字板技术，转印等方法。通过上述的印刷方法，可以按照电路的布线图，将可拉伸弹性体材料直接印刷在高分子弹性体薄膜基底上，形成可拉伸的互联导线，在电子器件的连接处留出触点，以便与fpc座子上的金属触电接触相连。
10、fpc座子的设计与刚性电子器件的焊接。可拉伸电路中刚性电子器件与可拉伸导体的连接是通过fpc实现的。在本专利技术中，fpc被用来作为刚性电子器件的座子，用于单个电子器件或者模块与可拉伸电路之间的连接，而不是用于整个电路的连接。根据刚性电子器件的类型对fpc座子上的触点和互联导线进行设计。选用的fpc座子金属触点的厚度为0.5微米-200微米，最优为100微米。选用fpc的基材厚度为0.05-0.5毫米，最优为0.1毫米。规定fpc座子与刚性电子器件连接的一面为正面，与可拉伸电路连接的一面为反面，fpc座子正面上的金属触点直接通过传统焊接的方法与刚性电子器件的引脚连接，刚性电子器件的焊接在fpc座子上可在压合步之前，也可以在压合步骤之后。对于fpc座子的反面，触点的大小通常与正面的触点本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可拉伸电路中刚性电子器件与可拉伸导体之间的连接方式，其特征在于，刚性电子器件焊接在柔性电路板上，以压合的方法将焊接有刚性电子器件的柔性电路板直接压合在具有可拉伸导体的弹性基底上，从而实现刚性电子器件与可拉伸导体之间可靠的力学连接和电学连接。
2.根据权利要求1所述的连接方式，其特征在于，所述柔性电路板是指以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材，以金属铜箔、银箔或者金箔为互联导线制成的一种可以弯曲折叠性的印刷电路板。
3.根据权利要求1所述的连接方式，其特征在于，柔性电路板起到座子的作用，将刚性电子器件连接在可拉伸的基底上，柔性电路板两面皆有金属触点，一面用于与刚性电子器件连接，一面用于与可拉伸导体的连接，不同面上的触点通常一一对应，通过通孔相连。
4.根据权利要求1所述的连接方式，选用的柔性电路板金属触点的厚度为0.5-200微米，选用柔性电路板的基材厚度为0.05-0.5毫米。
5.根据权利要求1所述的连接方式，所述压合的方法包括热压，冷压，离子键合，超声波熔接等方法，在压合后，柔性电路板座子的基材与可拉伸基底结合在一起，柔性电路板一
6.根据权利要求1所述的连接方式，所述可拉伸导体包括液态金属材料、金纳米线/棒/管材料、银纳米线/棒/管材料、碳纳米材料、导电高分子材料等。
7.根据权利要求1所述的连接方式，所述弹性基底包括聚氨酯弹性体材料、苯乙烯弹性体材料、聚酯弹性体材料、聚烯烃弹性体材料、有机硅橡胶材料等。
8.根据权利要求1所述的连接方式，进一步包含弹性保护层，弹性保护层覆盖在可拉伸导体上，用于防止可拉伸导体的机械损伤和氧化。
9.根据权利要求8所述的弹性保护层，其材料构成通常包括聚氨酯弹性体材料、苯乙烯弹性体材料、聚酯弹性体材料、聚烯烃弹性体材料、有机硅橡胶材料等一种或多种材料的组合；所述弹性保护层的厚度一般为30-500微米；所述弹性保护层的制备方法通常包括旋涂、刮涂、丝网印刷、热压、冷压、超声波熔接等方法；所述弹性保护层需要在触点处进行开孔，使用激光雕刻、机加工、离子刻蚀等方法在弹性保护层上触点的位置开孔，将触点暴露出来，以便在柔性电路板压合时与柔性电路板上的触点接触。
10.一种柔性可拉伸电路，其特征在于，权利要求2所述的柔性电路板离散分布在柔性可拉伸电路中，权利要求6所述的可拉伸导体作为互联导线将各离散的柔性电路板连接起来，在可拉伸电路收到拉伸变形时，柔性电路板所在的区域是不变形或发生微小变形，而可拉伸导体承受了绝大多数的变形，电路始终保持正常的正常工作。
...【技术特征摘要】
1.一种可拉伸电路中刚性电子器件与可拉伸导体之间的连接方式，其特征在于，刚性电子器件焊接在柔性电路板上，以压合的方法将焊接有刚性电子器件的柔性电路板直接压合在具有可拉伸导体的弹性基底上，从而实现刚性电子器件与可拉伸导体之间可靠的力学连接和电学连接。
2.根据权利要求1所述的连接方式，其特征在于，所述柔性电路板是指以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材，以金属铜箔、银箔或者金箔为互联导线制成的一种可以弯曲折叠性的印刷电路板。
3.根据权利要求1所述的连接方式，其特征在于，柔性电路板起到座子的作用，将刚性电子器件连接在可拉伸的基底上，柔性电路板两面皆有金属触点，一面用于与刚性电子器件连接，一面用于与可拉伸导体的连接，不同面上的触点通常一一对应，通过通孔相连。
4.根据权利要求1所述的连接方式，选用的柔性电路板金属触点的厚度为0.5-200微米，选用柔性电路板的基材厚度为0.05-0.5毫米。
5.根据权利要求1所述的连接方式，所述压合的方法包括热压，冷压，离子键合，超声波熔接等方法，在压合后，柔性电路板座子的基材与可拉伸基底结合在一起，柔性电路板一面的触点与可拉伸导体结合在一起。
6.根据权利要求1所述的连接方式，所述可拉伸导体包括液态金属材料、金纳米线/棒/管材...
【专利技术属性】
技术研发人员：李虹，
申请(专利权)人：北京邃悦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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